單片機(jī)固件的應(yīng)用與驅(qū)動(dòng)分離設(shè)計(jì)的方式

今天跟大家找了一種常見(jiàn)的應(yīng)用與驅(qū)動(dòng)分離設(shè)計(jì)的方式，對(duì)于目前一些高性能MCU還是值得使用一下的，不過(guò)對(duì)于原本主頻不夠高、性能不太強(qiáng)的MCU不建議使用，畢竟這樣的設(shè)計(jì)還是犧牲了一定的性能。在正規(guī)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，項(xiàng)目往往是并行開(kāi)發(fā)的，也就是說(shuō)硬件設(shè)計(jì)、底層軟件設(shè)計(jì)、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)等是同步進(jìn)行的。比如說(shuō)在開(kāi)發(fā)板上調(diào)試模塊驅(qū)動(dòng)，在其他平臺(tái)上調(diào)試應(yīng)用程序再移植到目前這個(gè)平臺(tái)等。

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為何不見(jiàn)嵌入式軟件架構(gòu)師職位？

在招聘網(wǎng)站搜索架構(gòu)師，會(huì)出現(xiàn)各種系統(tǒng)架構(gòu)師：web架構(gòu)師，后臺(tái)服務(wù)端架構(gòu)師等等，但是唯獨(dú)很難看到嵌入式軟件架構(gòu)師。嵌入式軟件不需要架構(gòu)嗎，驅(qū)動(dòng)不需要架構(gòu)嗎？

答案當(dāng)然是需要，不過(guò)為什么沒(méi)有這方面的職位？

一般的人會(huì)說(shuō)，小項(xiàng)目才用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)功能簡(jiǎn)單，無(wú)需太多人參與，所以無(wú)需注重軟件設(shè)計(jì)。其實(shí)是很幼稚的觀點(diǎn)（剛畢業(yè)時(shí)我也是這樣認(rèn)為的）。

目前國(guó)內(nèi)的嵌入式開(kāi)發(fā)主要分為嵌入式底層開(kāi)發(fā)和嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)，嵌入式的底層開(kāi)發(fā)一般叫做驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)，或者bsp開(kāi)發(fā)，有時(shí)也有稱(chēng)之為linux內(nèi)核開(kāi)發(fā)，名字聽(tīng)著都很高大上的感覺(jué)。

而嵌入式上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，一般業(yè)務(wù)邏輯比較簡(jiǎn)單，被很多人忽略，所以招聘方也會(huì)感覺(jué)沒(méi)必要招架構(gòu)師級(jí)別的了。

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嵌入式軟件架構(gòu)的好處

為什么有人覺(jué)得沒(méi)必要有嵌入式軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，那可能你做的項(xiàng)目只是流水燈級(jí)別吧。

當(dāng)然，不能說(shuō)完全需要，至少對(duì)于大多數(shù)項(xiàng)目而言，都需要有一個(gè)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，好處也是有很多，這里羅列一些：

1、應(yīng)用的代碼邏輯清晰，且避免重復(fù)的造輪子。

2、如果沒(méi)有好的架構(gòu)，移植將會(huì)是一件很痛苦的事情。

3、方便后期維護(hù)和升級(jí)。

4、最大限度的復(fù)用。

5、高內(nèi)聚低耦合。

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嵌入式軟件架構(gòu)之驅(qū)動(dòng)分離

經(jīng)典的linux+arm配置屬于資源比較豐富，高配的嵌入式系統(tǒng)，其操作系統(tǒng)本身就很強(qiáng)大，軟件設(shè)計(jì)也變得水到渠成。本文所要提到的嵌入式，其實(shí)更偏向于單片機(jī)，結(jié)合一個(gè)案例給大家講講分層設(shè)計(jì)。以MCU + IAR為例，講講把底層軟件和應(yīng)用軟件分開(kāi)。

第一種方式：把底層軟件生成一個(gè)靜態(tài)庫(kù)提供給應(yīng)用。但是這樣就會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，如果靜態(tài)庫(kù)改變了，得重新編譯，然后提供給應(yīng)用，應(yīng)用程序也得重新編譯一下，這顯然是很麻煩的一種處理方式。另外一種方式：底層軟件和應(yīng)用軟件是兩個(gè)獨(dú)立的bin文件，姑且叫l(wèi)ibdev.bin和app.bin。

非操作系統(tǒng)的嵌入式是沒(méi)有動(dòng)態(tài)庫(kù).so這樣一說(shuō)的，不過(guò)底層軟件這個(gè)可執(zhí)行文件姑且就認(rèn)為是app的.so吧。這兩個(gè)bin文件通過(guò)配置icf，映射到不同的flash空間以及分配不同的RAM空間。顯然，這兩個(gè)bin文件的關(guān)系是app.bin會(huì)調(diào)用libdev.bin的實(shí)現(xiàn)。但是他們是獨(dú)立的bin文件，如何關(guān)聯(lián)起來(lái)呢。

這事就需要一個(gè)函數(shù)表告訴app.bin到哪里去調(diào)用libdev.bin里面的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)函數(shù)表，就需要有統(tǒng)一的函數(shù)接口才方便管理。這個(gè)函數(shù)表可用靜態(tài)庫(kù).a實(shí)現(xiàn)（libdev.a）。libdev.a的功能就是要映射所有l(wèi)ibdev的接口函數(shù)，使app調(diào)用某一接口函數(shù)時(shí)，可以跳轉(zhuǎn)到libdev.bin里面執(zhí)行。具體設(shè)計(jì)思路：1.函數(shù)表用結(jié)構(gòu)體的方式實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)體元素為函數(shù)指針。

1struct libdev_ops{

2 int （*dev_PortOpen）（int PortNum， char *PortParm）;

3};

2.在libdev.bin里面，對(duì)結(jié)構(gòu)體里面的函數(shù)指針賦值。

1void libdev_ops_init（struct libdev_ops *ops）{

2 ops-》dev_PortOpen = dev_PortOpen;//把函數(shù)地址賦給對(duì)應(yīng)的函數(shù)指針

3}

3.程序啟動(dòng)時(shí)，先進(jìn)入libdev.bin，然后再跳轉(zhuǎn)到app.bin。在此需要一個(gè)地址跳轉(zhuǎn)函數(shù)（在libdev.a里面）。

1struct libdev_ops ops;

2void call_app（int addr）

3{

4 int （*startup）（struct libdev_ops *ops）;

5 startup = （int（*）（struct libdev_ops *））（addr）;

6 libdev_ops_init（&ops）;

7 startup（&ops）;

8}

4.重新封裝所有函數(shù)，如下：

1int dev_PortOpen（int PortNum， char *PortPara）

2{

3 return ops-》dev_PortOpen（PortNum，PortPara）;

4}

5.實(shí)現(xiàn)libdev.bin需要跳轉(zhuǎn)地址的函數(shù)（在app.bin）。

1void common_startup（struct libdev_ops *libdev_ops）

2{

3 。。。。。。

4 ops = libdev_ops;

5 dev_printf = ops-》printf;//printf為不定參函數(shù)，不能在步驟2中進(jìn)行賦值，所以在靜態(tài)庫(kù)里進(jìn)行初始化賦值。

6 main（）;//跳到app的main中

7}

6.app.bin程序的啟動(dòng)地址修改，修改 IAR配置

進(jìn)入options－－linker－－library－－勾選override default program entry，在Entry symbol 后面輸入common_startup。

7.因?yàn)橛袃蓚€(gè).bin程序。所以就需要配置icf文件，并且call_app（addr）這個(gè)addr為app.bin里面common_startup函數(shù)的地址。因此需要編譯app.bin后在output文件里面的app.map里面查看common_startup的地址是多少（由于這個(gè)函數(shù)是程序最先執(zhí)行的函數(shù)，所以其地址為icf配置的起始地址）。

8.然后你在應(yīng)用里面包含了dev_PortOpen函數(shù)的頭文件就可以正常調(diào)用這個(gè)函數(shù)了。

因?yàn)閘ibdev.bin和app.bin是同時(shí)運(yùn)行的（app.bin調(diào)用的libdev函數(shù)的實(shí)現(xiàn)在libdev.bin里面），因此必須把RAM和ROM分成兩份，不得重疊。

編輯：jq